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1、1 集成化IGBT专用驱动器EXB841 R? 2-65 EXB 系列集成報动器的内部框 n KXB85nt B51标庇舉 b) EXB84O* 841 H EXB 系列驱动器的各弓 I 脚功能如下： 脚 1 :连接用于反向偏置电源的滤波电容器； 脚 2 :电源（ + 20V ）; 脚 3 :驱动输出； 脚 4 :用于连接外部电容器，以防止过流保护电路误动作（大多数场合不需要该电容器）； 脚 5 :过流保护输出； 脚 6 :集电极电压监视； 脚 7、 8 :不接； 脚 9 : 电源； 脚 10、 11 :不接； 脚 14、 15 :驱动信号输入（一，+）; 由于本系列驱动器采用具有高隔离电压的
2、光耦合器作为信号隔离，因此能用于交流 的动力设备上。3 80V 2 IGBT 通常只能承受 10us 的短路电流，所以必须有快速保护电路。 EXB 系列驱动器内设 有电流保护电路，根据驱动信号与集电极之间的关系检测过电流，其检测电路如图 2 - 66 所示。当集电极电压高时，虽然加入信号也认为存在过电流，但是如果发生过电流，驱动器的 低速切断电路就慢速关断 IGBT （ loUs 的过流不响应），从而保证 1GBT 不被损坏。如 果以正常速度切断过电流，集电极产生的电压尖脉冲足以破坏 IGBT，关断时的集电极波形 如图 2 - 6 6b 所示. IGBT 在开关过程中需要一个十 15V 电压以
3、获得低开启电压，还需要一个一 5V 关栅电压 以防止关断时的误动作。这两种电压 （+ 15V 和一 5V ）均可由 20v 供电的驱动器内部 电路产生，如图 2-6 6C 所示。 图 2 2- -6666 过电克检摘雅及扛相关滾形图 *）过电 AMMB bAMMB b） IBGTIBGT 关簫时的集电醫电 c c）低开启电 U U 和关機电压的产生 EXB841EXB841 剖析 为了更好地应用 的原理图，女口 IGBT ，有关专家对 EXB841 作了解剖，经反复测试、整理，得到 EXB841 图 2 - 67所示。图中参数均为实际测得，引脚标号与实际封装完全相同。 EXB841 由放大部分
4、、过流保护部分和 5V 电压基准部分组成。 IS01 （ TLP550 ）、 V2、 V4、 V5 和 R1、 C1、 R2、 R9 组成，其中 IS01 起隔 离作用，V2 是中间级， V4 和 V5 组成推挽输岀。 过流保护部分由 VI、 V3、 VD6 、 VZI 和 C2、 R3、 R4、 R5、 R6、 放大部分由光耦合器 3 C3、 R7、 R8、 C4 等组成。它们实现过流检测和延时保护功能。 EXB84l 的脚 6 通过 快速二极管 VD7 接至 IGBT 的集电极，显然它是通过检测电压 Uce 的高低来判断是否发生 短路。 5V 电压基准部分由 r10, VZ2 和 C5 组
5、成，既为驱动 IGBT 提供一 5V反偏压，同时也为输入光耦合器 IS01 提供副方电源。 4 KXB 84L 5捌加呦 莎 TLP55O _ c fx K = 图 2-67 EXB841 的原理图 + 12V B 5 C G E V2 25 一过电流保护输出 + 12V HZZJ- VD1 - + 20V IGBT 、 + 12V RG 制冲入 控脉输 6 15 2 EXB841 14 3 1 9 VD2 lc2 21 5 IGBT 对驱动电路的要求 (1) 触发脉冲要具有足够快的上升和下降速度，即脉冲前后沿要陡峭； (2) 栅极串连电阻 Rg 要恰当。Rg 过小，关断时间过短，关断时产生的
6、集电极尖峰电 压过高；Rg 过大，器件的开关速度降低，开关损耗增大； (3) 栅射电压要适当。增大栅射正偏压对减小开通损耗和导通损耗有利，但也会使管 子承受短路电流的时间变短，续流二极管反向恢复过电压增大。因此，正偏压要适当，通常 为+15V。为了保证在 C-E 间出现 dv/dt 噪声时可靠关断， 关断时必须在栅极施加负偏压， 以 防止受到干扰时误开通和加快关断速度，减小关断损耗，幅值一般为 -(510) V; (4) 当 IGBT 处于负载短路或过流状态时， 能在 IGBT 允许时间内通过逐渐降低栅压自 动抑制故障电流，实现 IGBT 的软关断。驱动电路的软关断过程不应随输入信号的消失而受
7、 到影响。 当然驱动电路还要注意像防止门极过压等其他一些问题。 日本 FUJI 公司的 EXB841 芯片具有单电源、正负偏压、过流检测、保护、软关断等主要特性，是一种比较典型的驱动 电路。其功能比较完善，在国内外得到了广泛 2,3,4。 3 驱动芯片 EXB84 的控制原理 图 1 EXB841 的工作原理 图 1 为 EXB841 的驱动原理4,5。其主要有三个工作过程：正常开通过程、正常关 断过程和过流保护动作过程。 14 和 15 两脚间外加 PWM 控制信号，当触发脉冲信号施加于 14 和 15 引脚时，在 GE 两端产生约 16V 的 IGBT 开通电压；当触发控制脉冲撤销时，在
8、GE 两端 产生-5.1V 的 IGBT 关断电压。过流保护动作过程是根据 IGBT 的 CE 极间电压 Uce 的大小判 定是否过流而进行保护的， Uce 由二极管 Vd7 检测。当 IGBT 开通时，若发生负载短路等发生 大电流的故障，Uce 会上升很多，使得 Vd7 截止，EXB84 啲 6 脚“悬空”，B 点和 C 点电位开 始由约6V 上升，当上升至 13V 时，Vz1 被击穿，V3 导通，C4 通过 R7 和 V3 放电，E 点的电压逐 渐下降，V6 导通，从而使 IGBT 的 GE 间电压 Uce 下降，实现软关断，完成 EXB841 对 IGBT 的 保护。射极电6 位为-5.1V，由 EXB84 内部的稳压二极管 Vz2 决定。
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